Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Astronomen detecteren voor het eerst een potentieel glorie-effect op een helse verre wereld

Artistieke impressie van de glorie op exoplaneet WASP-76b. Credit:Europees Ruimteagentschap

Mogelijke tekenen van het regenboogachtige ‘glorie-effect’ zijn gedetecteerd op een planeet buiten ons zonnestelsel. Glory zijn kleurrijke concentrische lichtringen die alleen onder bijzondere omstandigheden voorkomen.



Gegevens van ESA's gevoelige Characterizing ExOplanet Satellite, Cheops, samen met verschillende andere ESA- en NASA-missies, suggereren dat dit delicate fenomeen rechtstreeks op de aarde straalt vanuit de helse atmosfeer van de ultrahete gasreus WASP-76b, op 637 lichtjaar afstand.

P>

Het effect wordt vaak gezien op aarde en is slechts één keer waargenomen op een andere planeet, Venus. Indien bevestigd zal deze eerste exoplaneet meer onthullen over de aard van deze raadselachtige exoplaneet, met spannende lessen over hoe je vreemde, verre werelden beter kunt begrijpen.

Gegevens van Cheops en zijn vrienden suggereren dat tussen de ondraaglijke hitte en het licht van het zonovergoten oppervlak van exoplaneet WASP-76b, en de eindeloze nacht van zijn donkere kant, de eerste exoplaneet 'glorie' zou kunnen liggen. Het effect, vergelijkbaar met een regenboog, treedt op wanneer licht wordt gereflecteerd door wolken die bestaan ​​uit een perfect uniforme maar tot nu toe onbekende substantie.

‘Er is een reden waarom er buiten ons zonnestelsel nog nooit eerder glorie is waargenomen – er zijn zeer bijzondere omstandigheden voor nodig’, legt Olivier Demangeon uit, astronoom aan het Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (Instituut voor Astrofysica en Ruimtewetenschappen) in Portugal en hoofdauteur van de studie.

‘Ten eerste heb je atmosferische deeltjes nodig die bijna perfect bolvormig zijn, volledig uniform en stabiel genoeg om gedurende een lange tijd te worden waargenomen. De nabijgelegen ster van de planeet moet er rechtstreeks op schijnen, met de waarnemer – hier Cheops – precies op de juiste plek. juiste oriëntatie."

Indien bevestigd, zou deze eerste exoplanetaire glorie een prachtig hulpmiddel zijn om meer te begrijpen over de planeet en de ster die hem vormde.

“Wat belangrijk is om in gedachten te houden is de ongelooflijke omvang van waar we getuige van zijn”, legt Matthew Standing uit, een ESA Research Fellow die exoplaneten bestudeert.

"WASP-76b bevindt zich op enkele honderden lichtjaren afstand - een intens hete gasreuzenplaneet waar het waarschijnlijk gesmolten ijzer regent. Ondanks de chaos lijkt het erop dat we de potentiële tekenen van glorie hebben gedetecteerd. Het is een ongelooflijk zwak signaal."

Dit resultaat demonstreert de kracht van ESA's Cheops-missie om subtiele, nog nooit eerder geziene verschijnselen op verre werelden te detecteren.

Gesimuleerde weergaven van de glorieverschijnselen op Venus (links) en de aarde (rechts), zonder rekening te houden met de effecten van nevel of helderheid van de achtergrondwolk. Krediet:C. Wilson/P. Laven, Europese Ruimtevaartorganisatie

Een helse planeet met scheve ledematen

WASP-76b is een ultrahete Jupiter-achtige planeet. Hoewel hij 10% minder massief is dan ons gestreepte neefje, is hij bijna twee keer zo groot. De exoplaneet draait twaalf keer dichter rond zijn moederster dan de verschroeide Mercurius om onze zon draait en wordt "opgeblazen" door intense straling.

Sinds de ontdekking ervan in 2013 is WASP-76b intensief onderzocht en is er een bizar hels beeld ontstaan. Eén kant van de planeet is altijd naar de zon gericht en bereikt temperaturen van 2.400°C. Hier smelten en verdampen elementen die op aarde rotsen zouden vormen, om vervolgens aan de iets koelere nachtkant te condenseren, waardoor ijzerwolken ontstaan ​​die gesmolten ijzerregen laten druppelen.

Maar wetenschappers zijn verbaasd over de schijnbare asymmetrie, of wankelheid, in de ‘ledematen’ van WASP-76b – de buitenste gebieden ervan, gezien als deze voor zijn gastster langs beweegt.

Gegevens van verschillende ESA- en NASA-missies, waaronder TESS, Hubble en Spitzer, werden ook geanalyseerd in dit onthullende onderzoek, maar het was toen ESA's Cheops en NASA's TESS gingen samenwerken dat hints van het gloriefenomeen begonnen te verschijnen.

Cheops hield WASP-76b intensief in de gaten terwijl deze voor en rond zijn zonachtige ster passeerde. Na 23 waarnemingen gedurende drie jaar lieten de gegevens een verrassende toename zien in de hoeveelheid licht afkomstig van de oostelijke 'terminator' van de planeet, de grens waar de nacht en de dag samenkomen. Hierdoor konden wetenschappers de oorsprong van het signaal ontwarren en beperken.

"Dit is de eerste keer dat zo'n scherpe verandering is gedetecteerd in de helderheid van een exoplaneet, zijn 'fasecurve'", legt Olivier uit.

"Deze ontdekking brengt ons ertoe te veronderstellen dat deze onverwachte gloed veroorzaakt zou kunnen worden door een sterke, gelokaliseerde en anisotrope (richtingsafhankelijke) reflectie:het glorie-effect."

Valse kleurencomposiet van een 'glorie' gezien op Venus op 24 juli 2011. De afbeelding bestaat uit drie afbeeldingen op ultraviolette, zichtbare en nabij-infrarode golflengten van de Venus Monitoring Camera. De beelden zijn met een tussenpoos van 10 seconden gemaakt en overlappen elkaar, als gevolg van de beweging van het ruimtevaartuig, niet perfect. De glorie is 1.200 km breed, gezien vanuit het ruimtevaartuig, 6.000 km verderop. Credit:ESA/MPS/DLR/IDA

Koesteren in de gereflecteerde glorie van WASP-76b

Hoewel het glorie-effect regenboogachtige patronen creëert, zijn de twee niet hetzelfde. Regenbogen ontstaan ​​wanneer zonlicht door een medium met een bepaalde dichtheid naar een medium met een andere dichtheid gaat (bijvoorbeeld van lucht naar water), waardoor het pad buigt (breking). Verschillende golflengten worden in verschillende mate afgebogen, waardoor wit licht zich in verschillende kleuren splitst en de bekende ronde boog van een regenboog ontstaat.

Glorie ontstaat echter wanneer licht tussen een nauwe opening doordringt, bijvoorbeeld tussen waterdruppels in wolken of mist. Ook hier is het lichtpad gebogen (in dit geval afgebogen), waardoor meestal concentrische kleurringen ontstaan, waarbij interferentie tussen lichtgolven patronen van heldere en donkere ringen creëert.

Wat de eerste verre glorie zou betekenen

Bevestiging van het glorie-effect zou de aanwezigheid betekenen van wolken bestaande uit perfect bolvormige druppeltjes, die minstens drie jaar hebben geduurd of voortdurend worden aangevuld. Om zulke wolken te laten voortbestaan, zou de temperatuur van de atmosfeer ook in de loop van de tijd stabiel moeten zijn – een fascinerend en gedetailleerd inzicht in wat er aan de hand zou kunnen zijn bij WASP-76b.

Belangrijk is dat het feit dat we zulke kleine wonderen zo ver weg kunnen detecteren, wetenschappers en ingenieurs zal leren hoe ze andere moeilijk waarneembare maar kritische verschijnselen kunnen detecteren. Bijvoorbeeld zonlicht dat wordt weerkaatst door vloeibare meren en oceanen, een vereiste voor bewoonbaarheid.

Glorieus bewijs aan de horizon

"Er is verder bewijs nodig om onomstotelijk te kunnen zeggen dat dit intrigerende 'extra licht' een zeldzame glorie is", legt Theresa Lüftinger uit, projectwetenschapper voor ESA's aanstaande Ariel-missie.

‘Vervolgwaarnemingen van het NIRSPEC-instrument aan boord van de James Webb-ruimtetelescoop van NASA/ESA/CSA zouden precies het werk kunnen doen. Of de aanstaande Ariel-missie van ESA zou zijn aanwezigheid kunnen bewijzen. We zouden zelfs nog glorieuzer onthullende kleuren kunnen vinden die afkomstig zijn van andere exoplaneten.’

Olivier concludeert:"Ik was betrokken bij de eerste detectie van asymmetrisch licht afkomstig van deze vreemde planeet - en sindsdien ben ik zo nieuwsgierig naar de oorzaak. Het heeft even geduurd voordat ik hier kwam, met momenten waarop ik mezelf afvroeg:'Waarom Sta je hierop? Het is misschien beter om iets anders met je tijd te doen.' Maar toen dit kenmerk uit de data naar voren kwam, was het zo'n speciaal gevoel:een bijzondere voldoening die niet elke dag voorkomt."

Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Astronomy &Astrophysics .

Meer informatie: O. D. S. Demangeon et al, Asymmetrie in de bovenste atmosfeer van de ultrahete Jupiter WASP-76 b, Astronomie en astrofysica (2024). doi.org/10.1051/0004-6361/202348270

Journaalinformatie: Astronomie en astrofysica

Geleverd door European Space Agency




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Schimmel is afhankelijk van bacteriën om de belangrijkste componenten van zijn voortplantingsmechanisme te reguleren
  2. Een gemakkelijke manier om de schedelzenuwen te leren
  3. Nieuwe methode om sneller en nauwkeuriger antigenen te vinden die specifieke immuuncellen activeren
  4. Het geheim van de winterslaap van schildpadden is de billenademhaling
  5. Waarom wordt mijn huis overspoeld door pantrymotten en hoe kom ik van ze af?
  6. Kan genetische verbetering de mensheid uiteindelijk dommer maken?
  7. The Krebs Cycle Made Easy
  8. Nieuwe ontdekking daagt lang gekoesterde evolutietheorie uit
  9. Hoe werkt ATP?

Wetenschap